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單片機定時器的作用及使用方法詳解
時間：2018-07-19 來源：未知
單片機定時器的作用及使用方法詳解
單片機定時器在單片機的功能是很重要的，它一般被用作定時功能，來做定時檢測、定時響應(yīng)和定時控制，并且可以產(chǎn)生毫秒寬的脈沖信號來驅(qū)動步進電機。計時和計數(shù)的最終功能是通過計數(shù)實現(xiàn)的。如果計數(shù)事件源是周期性固定脈沖，則可以實現(xiàn)定時功能，否則只能實現(xiàn)計數(shù)功能。因此，定時和計數(shù)功能可以由單個組件實現(xiàn)。計時器的結(jié)構(gòu)和工作原理可以通過下面的圖表簡單地分析。
單片機的作用：
首先要為大家解釋的一個問題是，單片機定時器其實跟我們平時常說的計數(shù)器，是同一個電子元件，只不過計數(shù)器記錄的是51單片機外部情況，所接受的也是外部脈沖，而定時器則是由單片機自身提供的一個非常穩(wěn)定的計數(shù)器，這個穩(wěn)定的計數(shù)器就是單片機上連接的晶振部件。單片機的晶振經(jīng)過12分頻之后提供給單片機的只有1MHZ的穩(wěn)定脈沖，晶振的頻率是非常準(zhǔn)確的，所以單片機的計數(shù)脈沖之間的時間間隔也是非常準(zhǔn)確的，這個準(zhǔn)確的時間間隔是1微秒。
下面我們來看一下，一個單片機定時器的簡單結(jié)構(gòu)圖，如下圖所示：
單片機定時器的簡單結(jié)構(gòu)圖
而無論是單片機定時器，還是計數(shù)器，他們在單片機的工作運行過程中都有定時或事件計數(shù)功能，因此常常會被應(yīng)用于時間控制、程序延時、對外部時間計數(shù)和檢測等工作范圍內(nèi)。而一旦了解了計數(shù)器/定時器的應(yīng)用領(lǐng)域和使用情況，工程師就可以充分利用單片機定時器來完成一些對時間限制要求精準(zhǔn)的程序的設(shè)定，例如信號檢測或電氣自動化設(shè)計，都是比較常用到51單片機計數(shù)器進行程序設(shè)計的領(lǐng)域。
單片機的使用：
單片機定時器的使用可以說非常簡單，只要掌握原理，有一點的C語言基礎(chǔ)就行了。要點有以下幾個：
1. 一定要知道英文縮寫的原形，這樣寄存器的名字就不用記了。
理解是最好的記憶方法。好的教材一定會給出所有英文縮寫的原形。
2. 盡量用形像的方法記憶。
比如TCON和TMOD兩個寄存器各位上的功能，教程一般有個圖表，你就在學(xué)習(xí)中不斷回憶那個圖表的形像。
3. TMOD：定時器/計數(shù)器模式控制寄存器(TIMER/COUNTER MODE CONTROL REGISTER)
定時器/計數(shù)器模式控制寄存器TMOD是一個逐位定義的8位寄存器，但只能使用字節(jié)尋址，其字節(jié)地址為89H。其格式為：其中低四位定義定時器/計數(shù)器C/T0,高四位定義定時器/計數(shù)器C/T1，各位的說明：
(1)GATE——門控制。
GATE=1時，由外部中斷引腳INT0、INT1來啟動定時器T0、T1。
當(dāng)INT0引腳為高電平時TR0置位，啟動定時器T0;
當(dāng)INT1引腳為高電平時TR1置位，啟動定時器T1。
GATE=0時，僅由TR0,TR1置位分別啟動定時器T0、T1。
(2)C/T——功能選擇位
C/T=0時為定時功能，C/T=1時為計數(shù)功能。
置位時選擇計數(shù)功能，清零時選擇定時功能。
(3)M0、M1——方式選擇功能
由于有2位，因此有4種工作方式:
M1M0 工作方式 計數(shù)器模式 TMOD(設(shè)置定時器模式)
0 0 方式0 13位計數(shù)器 TMOD=0x00
0 1 方式1 16位計數(shù)器 TMOD=0x01
1 0 方式2 自動重裝8位計數(shù)器 TMOD=0x02
1 1 方式3 T0分為2個8位獨立計數(shù)器，T1為無中斷重裝8位計數(shù)器 TMOD=0x03
單片機定時器0設(shè)置為工作方式1為TMOD=0x01
這里我們一定要知道，TMOD的T是TIMER/COUNTER的意思，MOD是MODE的意思。至于每位上的功能，你只要記住圖表，并知道每個英文縮寫的原型就可以了。
在程序中用到TMOD時，先立即回憶圖表，并根據(jù)縮寫的單詞原形理出每位的意義，如果意義不是很清楚，就查下手冊，幾次下來，TMOD的圖表就已經(jīng)在腦子里了。
8位 GATE位，本身是門的意思。
7位 C/T Counter/Timer
6位 M1 Mode 1
5位 M0 Mode 0
4. TCON: 定時器/計數(shù)器控制寄存器(TIMER/COUNTER CONTROL REGISTER)
TMOD分成2段，TCON控制更加精細，分成四段，在本文中只要用到高四段。
TF0(TF1)——計數(shù)溢出標(biāo)志位，當(dāng)計數(shù)器計數(shù)溢出時，該位置1。
(1)TR0(TR1)——定時器運行控制位
當(dāng)TR0(TR1)=0 停止定時器/計數(shù)器工作
當(dāng)TR0(TR1)=1 啟動定時器/計數(shù)器工作
(2)IE0(IE1)——外中斷請求標(biāo)志位
當(dāng)CPU采樣到P3.2(P3.3)出現(xiàn)有效中斷請求時，此位由硬件置1。在中斷響應(yīng)完成后轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)時，再由硬件自動清0。
(3)IT0(IT1)——外中斷請求信號方式控制位
當(dāng)IT0(IT1)=1 脈沖方式(后沿負跳有效)
當(dāng)IT0(IT1)=0 電平方式(低電平有效)此位由軟件置1或清0。
(4)TF0(TF1)——計數(shù)溢出標(biāo)志位
當(dāng)計數(shù)器產(chǎn)生計數(shù)溢出時，此位由硬件置1。當(dāng)轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)時，再有硬件自動清0。計數(shù)溢出的標(biāo)志位的使用有兩種情況：采用中斷方式時，作中斷請求標(biāo)志位來使用;采用查詢方式時，作查詢狀態(tài)位來使用。注意記憶方法，理解單詞原形，就絕對不會把TF和TR搞混。TF的F也就是溢出Over Flow的F。TR的R就是運行Run。默認(rèn)是0不運行，當(dāng)然要置1才運行。
5. STC單片機STC89C52RC定時器延時時間的計算
延時時間要根據(jù)晶振頻率計算，不同板子可能有所不同。
時鐘周期：
1/時鐘源，在我現(xiàn)在這塊板子上，晶振頻率是11.0592M，也就是時鐘周期是 1/11059200秒
機器周期：
一般51單片機是12個時鐘周期，我的板子也就是 12/11059200秒
單次定時最長時間：
如果是16位的計數(shù)器，16位最大值是65535，共可計數(shù)65536次�；镜某�(shù)一定要記住，還要記住8位最大值是255，共可計數(shù)256次，還要記住8位上每位代表的數(shù)值。
12 * 65536/11059200 = 0.0711 s,也就是，71 ms內(nèi)的定時可以單次定時就完成。如果定時時間超過71 ms，就要循環(huán)了。
一次定時需要幾次機器周期：
計算公式：定時秒數(shù)/機器周期
比如我要定時1秒， 1/(12/11059200)= 921600次，16位計數(shù)器最大可計數(shù)65536次，921600次早就益出了。我們可以每次定時10 ms，循環(huán)100次就可以定時1秒了，1 s縮小100百倍就是10 ms, 也就是每次需要計數(shù)9216次。
確實計數(shù)器初始值:
定時10 ms時，如果計數(shù)器從0開始計數(shù)，我們就不知道什么時候到了9216次。所以應(yīng)該計數(shù)了9216次，16位計數(shù)器最多計數(shù)95536次，然后就溢出，一溢出TCON的TF位就會置1，我們只要經(jīng)常檢測TF位就可以知道什么時候完成10ms的定時了。
計算公式：計數(shù)器初始值=最大計數(shù)次數(shù) - 需要計數(shù)次數(shù)
如果定時10 ms，計數(shù)器的初始值就是 65536 - 9216
計算計數(shù)器的高位和低位：
16位的計數(shù)器，也就是兩個8位組成，8位的最大計數(shù)次數(shù)是256。所以:
計數(shù)器高位 = 初始值/256
計數(shù)器低位 = 初始值%6
